眾所周知，氫燃料電池汽車因其“零排放”特點(diǎn)正在逐步成為未來新能源汽車的主力軍。車載儲(chǔ)氫技術(shù)，作為氫燃料汽車發(fā)展過程中的關(guān)鍵一環(huán)，直接關(guān)系到燃料電池汽車的續(xù)航、成本與安全性，也是未來氫燃料電池車發(fā)展的重點(diǎn)突破環(huán)節(jié)。

目前，車載儲(chǔ)氫技術(shù)主要以“氫瓶”作為氫氣儲(chǔ)存容器，以高壓儲(chǔ)氫技術(shù)路線為主，日韓、美國(guó)以及歐洲等國(guó)家已率先將70Mpa Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶批量化應(yīng)用于氫燃料電池汽車市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)仍在使用III型鋁合金內(nèi)膽全纏繞氣瓶， 70MPa儲(chǔ)氫技術(shù)卻因技術(shù)瓶頸、法規(guī)限制、關(guān)鍵材料碳纖維依賴進(jìn)口及需求低迷、配套技術(shù)不達(dá)標(biāo)等因素而發(fā)展相對(duì)滯后。

“車用氫能IV型瓶實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)”一直是燃料電池產(chǎn)業(yè)的熱門話題。然而，隨著氫燃料電池汽車市場(chǎng)規(guī)模化需求的不斷增加，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的不斷完善，以及國(guó)內(nèi)企業(yè)近年在70MPa儲(chǔ)氫技術(shù)上的蓄力突破，這一局面正在被改寫。

近日，未勢(shì)能源自主研發(fā)的70MPa Ⅳ型瓶在歐洲第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)順利通過火燒試驗(yàn)，性能標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與歐盟接軌，為進(jìn)一步提升國(guó)內(nèi)車載儲(chǔ)氫裝備技術(shù)水平，提供了重要技術(shù)支撐。

據(jù)未勢(shì)能源儲(chǔ)氫系統(tǒng)開發(fā)部專家表示，為保證氫氣瓶的安全性、可靠性及基本性能，綜合考慮國(guó)內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，在研發(fā)過程中需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，包括液壓爆破試驗(yàn)、液壓循環(huán)試驗(yàn)、極限溫度壓力循環(huán)試驗(yàn)、加速應(yīng)力破裂試驗(yàn)，跌落試驗(yàn)、氫氣循環(huán)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、火燒試驗(yàn)、槍擊試驗(yàn)、使用性能試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)等。

其中，火燒試驗(yàn)是車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽全纏繞氣瓶標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)重要型式試驗(yàn)項(xiàng)目，也是為了保證儲(chǔ)氫氣瓶及安全裝置在氫燃料電池汽車整個(gè)生命周期，以及在火災(zāi)條件下能夠安全、可靠運(yùn)行的必要手段之一。

該試驗(yàn)瓶為未勢(shì)能源自主研發(fā)的70MPa Ⅳ型瓶，在瓶?jī)?nèi)充裝氣態(tài)氫氣介質(zhì)狀態(tài)下，通過外部火燒試驗(yàn)裝置，有效模擬氣瓶在整車火災(zāi)發(fā)生時(shí)的情景，驗(yàn)證氣瓶受到燒灼時(shí)內(nèi)部壓力、溫升及瓶口閥應(yīng)急泄放的性能表現(xiàn)。

同時(shí)，為保證纖維高壓儲(chǔ)氫氣瓶在火燒條件下的安全性，未勢(shì)能源按照國(guó)際歐盟認(rèn)證要求，從著火位置、火焰溫度等多方面逐一進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖一：火燒試驗(yàn)氣瓶及火燒系統(tǒng)布置圖

圖二：火燒試驗(yàn)過程

試驗(yàn)過程顯示，在火燒環(huán)境下，未勢(shì)能源70Mpa IV型儲(chǔ)氫瓶?jī)?nèi)部壓力保持在70 MPa，壓力值基本無變化，未勢(shì)能源自主研發(fā)的瓶口閥內(nèi)置的TPRD在球泡溫度達(dá)到110°C時(shí)被激活，氣瓶?jī)?nèi)壓力短時(shí)間內(nèi)由70MPa急速下降到1MPa以下，瓶?jī)?nèi)氣體得到安全釋放，氣瓶表面纖維及內(nèi)膽密封結(jié)構(gòu)無任何破裂跡象，且氣瓶安全相關(guān)功能在整個(gè)防火試驗(yàn)中得到完整保留。

圖三：火燒試驗(yàn)后氣瓶狀態(tài)

試驗(yàn)結(jié)果證明，未勢(shì)能源自主研發(fā)的70Mpa IV型儲(chǔ)氫瓶，整體關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，且兼具高安全性、高可靠性、高能效性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完全滿足國(guó)際EC79認(rèn)證使用要求。

未勢(shì)能源70Mpa IV型儲(chǔ)氫瓶通過自主內(nèi)膽-閥座密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輕量化金屬閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及創(chuàng)新內(nèi)膽成型工藝、改性內(nèi)膽材料，有效解決滲透性、內(nèi)膽褶皺、屈曲等關(guān)鍵問題，密封結(jié)構(gòu)更加安全、可靠，閥座重量較國(guó)際市場(chǎng)主流產(chǎn)品減輕40%。

此外，通過創(chuàng)新型纖維層鋪層設(shè)計(jì)理念，采用革新性干法纏繞工藝，大幅提升纖維強(qiáng)度發(fā)揮率、爆破強(qiáng)度和壓力循環(huán)壽命一致性，較濕法纏繞其復(fù)材用量減少15%，固化時(shí)間縮短30%，充裝壽命≥15000 次，為氫燃料電池汽車輕量化車載供氫系統(tǒng)提供了新選擇。

目前，按照國(guó)際歐盟EC79認(rèn)證要求，該產(chǎn)品還陸續(xù)通過了氫循環(huán)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)等多個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試，已進(jìn)入量產(chǎn)前最后測(cè)試階段，生產(chǎn)制造工作也在初步啟動(dòng)中，并將于2021年底批量化出口歐洲，為進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)70MPaIV型高壓儲(chǔ)氫瓶的商業(yè)化應(yīng)用及大幅降本，提供了重要技術(shù)支撐，將有望填補(bǔ)自主品牌IV型儲(chǔ)氫氣瓶在國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵空白。